DE3735092A1

DE3735092A1 - Eisenoxidpigmentsuspensionen und -slurries

Info

Publication number: DE3735092A1
Application number: DE19873735092
Authority: DE
Inventors: Hans J De Witte
Original assignee: Mobay Corp
Current assignee: Bayer Corp
Priority date: 1986-10-29
Filing date: 1987-10-16
Publication date: 1988-05-05
Also published as: US4741781A; CA1314661C

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft wäßrige Eisenoxidpigmentsuspensionen und -slurries.

Bei der Herstellung von farbigen Betonprodukten, wie z. B. ineinandergreifenden Betonplatten, Betonblöcken, Betondachziegeln usw. wird dem Beton die Farbe oft durch Zusatz von Pigmentsuspensionen und -slurries verliehen. Der Einsatz solcher Suspensionen und Slurries erleichtert es unter bestimmten Umständen (z. B. bei ungeeigneten Betonmischern), das Pigment mit dem Beton so zu vermischen, daß eine homogene Farbgebung erreicht wird. Staubentwicklung und Kraftaufwand werden bei Verwendung einer flüssigen Pigmentsuspension statt eines pulverförmigen Pigmentes reduziert.

Da Eisenoxidpigmente in Farbschattierungen von gelb über orange, rot und braun bis zu schwarz erhältlich sind, werden Eisenoxidslurries und -suspensionen gern zur Einfärbung eingesetzt. Die in handelsüblichen Slurries und Suspensionen enthaltenen Pigmente neigen jedoch dazu, sich bei längerem Stehen abzusetzen. Um die Einheitlichkeit der Farbgebung sicherzustellen, muß daher die Slurry oder Suspension vor Gebrauch wieder aufgemischt werden. Eine solche Wiederaufmischung ist jedoch aufgrund des strukturviskosen Verhaltens der Slurry oder Suspension nicht ohne weiteres durchführbar.

Konzentrierte Eisenoxidslurries und -dispersionen sind wirtschaftlich vorteilhaft, da sie einen kleineren Rauminhalt haben und weniger Lagerraum beanspruchen als schwächer konzentrierte Slurries und Dispersionen. Oberhalb einer bestimmten Feststoffkonzentration beginnt die Dispersion jedoch fest zu werden. Es ist daher wirtschaftlich vorteilhaft, diese Grenze der Feststoffkonzentration so hoch wie möglich anzusetzen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher, eine Eisenoxidpigmentsuspension oder -slurry mit einem höheren Feststoffgehalt und/oder einer niedrigeren Viskosität als bei bisher bekannten Suspensionen oder Slurries bereitzustellen.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Eisenoxidpigmentsuspension oder -slurry bereitzustellen, die bei Zugabe zu einem Stoff (z. B. Beton) diesem eine einheitliche Farbe gibt.

Diese und andere Aufgaben werden durch Zugabe von 0,05 bis 1,4 Gew.-% eines wasserlöslichen Salzes der Zitronen- oder Weinsäure oder beider, vorzugsweise eines Salzes aus der Gruppe der Natrium-, Kalium- und Ammoniumsalze der Zitronensäure und/oder der Weinsäure zu einer Eixenoxidsuspension oder -slurry erreicht.

Die vorliegende Erfindung betrifft Eisenoxidsuspensionen und -slurries. Solche Suspensionen bestehen im allgemeinen aus Wasser, Eisenoxidpigment, einem Fungizid und einem Dispergiermittel. Erfindungsgemäß kann jedes Eisenoxidpigment und jedes Fungizid verwendet werden. Das Dispergiermittel muß jedoch ein wasserlösliches Salz der Zitronen- und/oder Weinsäure sein. Geeignete Dispergiermittel sind z. B.: Natrium-, Kalium- und Ammoniumsalze der Zitronen- und/oder der Weinsäure, bevorzugt jedoch die Salze der Zitronensäure. Diese Dispergiermittel sind im Handel erhältlich. Sie können jedoch auch leicht durch einfache Säure/Base-Reaktionen hergestellt werden.

Der Wassergehalt in solchen Suspensionen und Slurries beträgt im allgemeinen 24 bis 70 Gew.-% (bezogen auf die Gesamtmenge), bevorzugt 24 bis 60 Gew.-% und der Eisenoxidpigmentgehalt liegt bei 40 bis 75 Gew.-%. Der bevorzugte Eisenoxidpigmentgehalt hängt vom jeweils verwendeten Pigment ab.

Nicht mikronisierte Eisenoxidgelbpigmente werden z. B. bevorzugt in einer Menge von 50 bis 60 Gew.-% der gesamten Slurry verwendet, mikronisierte Eisenoxidgelbpigmente jedoch bevorzugt in einer Menge von 50 bis 65 Gew.-%. Nicht mikronisierte oder mikronisierte Eisenoxidrotpigmente werden in einer Menge von 50 bis 75 Gew.-% der gesamten Slurry verwendet. Bevorzugte Slurries aus mikronisierten oder nicht mikronisierten Eisenoxidschwarzpigmenten enthalten zwischen 40 und 65 Gew.-% Pigment.

Wenn die Slurry oder Suspension kurz nach der Herstellung verwendet werden soll, ist die Zugabe eines Fungizids nicht notwendig. Es sollte jedoch eingesetzt werden, sobald die Slurries und Suspensionen länger als 2 Wochen gelagert werden. Die Menge des Fungizids liegt zwischen 0,1 und 0,2 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge der Slurry. Größere Fungizidmengen können zwar zugesetzt werden, sie verbessern die Slurry oder Suspension jedoch nicht so stark, daß die höheren Ausgaben für das Fungizid gerechtfertigt wären.

Im Handel erhältliche Fungizide können für die vorliegende Erfindung eingesetzt werden, so z. B. wäßrige Lösungen von 4,4-Dimethyloxazolidin und seinem Trimethylhomologen und Arylmethanolmono(poly)semiformaldehyd (Preventol®, Handelsprodukt der Bayer AG).

Für die vorliegende Erfindung geeignete Dispergiermittel sind z. B. Alkali- und Ammonium- sowie saure Salze der Zitronen- und der Weinsäure, bevorzugt Natrium-, Kalium- und Ammoniumsalze der Zitronen- und der Weinsäure in ihren verschiedenen Hydrationsgraden (z. B. Dihydrat, Pentahydrat und 5,5-Hydrat).

Besonders bevorzugt sind die Salze der Zitronensäure, unter diesen wiederum Trinatriumzitratdihydrat. Gemische aus diesen Salzen können ebenfalls eingesetzt werden, sind aber nicht bevorzugt.

Die auf Zitronen- und Weinsäure basierenden Dispergiermittel werden in einer Menge von 0,05 bis 1,4 Gew.-%, bevorzugt von 0,057 bis 0,88 Gew.-%, bezogen auf die gesamte Slurry, eingesetzt. Die Menge des Dispergiermittels hängt von der Menge des Pigmentes in der Suspension oder Slurry und von der im Dispergiermittel enthaltenen aktiven Substanz ab. So enthält z. B. Trinatriumzitratdihydrat zwischen 10 und 13 Gew.-% Wasser. Daher sind nur etwa 88,5 Gew.-% (Durchschnitt) einer gemessenen Menge an Trinatriumzitratdihydrat Trinatriumzitrat. Eine 50 gew.-%ige Eisenoxidrotslurry mit einem Gehalt an Trinatriumzitratdihydrat von 0,1 Gew.-% (bezogen auf Pigment), enthält also nur 0,057 Gew.-% aktive Substanz

bezogen auf die Gesamtmenge der Slurry.

Die Menge des eingesetzen Dispergiermittels hängt außerdem vom Härtegrad des zur Anmischung der Slurry benutzten Wassers ab: je höher der Härtegrad des Wassers, desto größer ist die Menge an Dispergiermittel.

Der optimale Gehalt an Dispergiermittel ist jeweils abhängig vom eingesetzten Eisenoxidpigment und vom Feststoffgehalt der Suspension oder Slurry. Bei Verwendung von Eisenoxidrotpigment muß kein Dispergiermittel eingesetzt werden, solange der Feststoffgehalt nicht mehr als 50 Gew.-% beträgt, während bei Eisenoxidgelbpigmenten schon bei einem Feststoffgehalt von mehr als 40 Gew.-% ein Dispergiermittel zugesetzt werden muß. Auch die Teilchengröße des Pigmentes ist für die Menge des eingesetzten Dispergiermittels von Bedeutung. So können z. B. mikronisierte Pigmente leichter dispergiert werden als Pigmente mit größeren Teilchen. Daher wird erfindungsgemäß weniger Dispergiermittel benötigt, wenn die Suspension oder Slurry mit mikronisierten Pigmenten statt mit Pigmenten mit größeren Teilchen hergestellt wird.

Obwohl es theoretisch möglich ist, das Dispergiermittel in größerer Konzentration einzusetzen, wird dadurch jedoch die Pigmentverteilung in den erfindungsgemäßen Suspensionen und Slurries nicht entscheidend verbessert.

Außer Wasser, Eisenoxid, Fungizid und Dispergiermittel können die erfindungsgemäßen Suspensionen und Slurries auch noch herkömmliche Verdickungsmittel enthalten, die als Stabilisatoren die Sedimentation verhindern sollen. Erfindungsgemäß können alle bekannten Stabilisatoren eingesetzt werden. Geeignet sind z. B. Xanthane, Alginate, modifizierte Stärke, Gummi arabicum, Carboxymethylcellulose, Guargummi, Tragante, Johannisbrotgummi usw. Bevorzugt eingesetzt werden Xanthane. Sie sind extrem wirksam und können daher in relativ kleinen Mengen verwendet werden (zwischen 0,075 und 0,2 Gew.-%, vorzugsweise zwischen 0,1 und 0,2 Gew.-%, bezogen auf die gesamte Slurry). Weniger wirksame Verdickungsmittel müssen in größeren Mengen, d. h. bis zu 10% der Slurry, bevorzugt jedoch nicht mehr als 5%, eingesetzt werden.

Die Chelatbildner oder sequestrierenden Mittel, die bei der Herstellung von Suspensionen oder Slurries mit anderen Pigmenten wie z. B. TiO₂ eingesetzt werden müssen, sind bei den erfindungsgemäßen Suspensionen und Slurries nicht notwendig, da die zugesetzte Zitronen- oder Weinsäure in Wasser als Chelatbildner wirkt.

In einigen Fällen kann es notwendig oder wünschenswert sein, eine Base zur Slurry zu geben, um den pH-Wert einzustellen. So kann z. B. der pH-Wert einer Eisenoxidschwarzpigmentslurry für bestimmte Anwendungsfälle zu niedrig sein. Der pH-Wert einer solchen Slurry mit Trinatriumzitrat kann bei 5,0 liegen.

Dieser Wert ist für eine Verwendung bei Materialien wie unlegiertem Stahl zu niedrig, da Korrosionsprobleme auftreten könnten. In einem solchen Fall wäre es wünschenswert, den pH-Wert der Slurry auf einen Wert zwischen 7 und 9,5 einzustellen. Dieser Wert kann durch Zugabe einer entsprechenden Menge Natriumhydroxid (etwa 0,1 bis 0,2 Gew.-% festes NaOH) erreicht werden. Andere Methoden und Basen zur pH-Werteinstellung sind aus der Literatur bekannt.

Die erfindungsgemäßen Suspensionen und Slurries können in einfacher Weise hergestellt werden, indem Wasser, Eisenoxid, ein beliebiges Fungizid, Dispergiermittel sowie weitere Zusätze miteinander gemischt werden. Das Dispergiermittel sollte jedoch vor dem Pigment dem Wasser zugesetzt werden.

Die vorliegende Erfindung wird im folgenden durch Beispiele weiter erläutert, ohne daß darin eine Einschränkung zu sehen ist. Alle in den Beispielen verwendeten Teil- und Prozentangaben sind Gewichtsteile, soweit nicht anders angegeben.

Beispiel 1-10

Es wurden Eisenoxidslurries durch Mischen von Stabilisatoren und/oder Dispergiermittel mit Wasser hergestellt. Danach wurde das Pigment zugegeben und die Mischung gerührt. Die einzelnen Mengenangaben sind der folgenden Tabelle I zu entnehmen. Alle Angaben sind in Gewichtsprozent, bezogen auf die gesamte Slurry.

Beispiel 11-14

Es wurden Eisenoxidslurries durch Mischen von Stabilisatoren und/oder Dispergiermittel mit Wasser hergestellt. Danach wurde das Pigment zugegeben und die Mischung gerührt. Die einzelnen Mengenangaben sind der folgenden Tabelle II zu entnehmen. Alle Angaben sind in Gewichtsprozent, bezogen auf die gesamte Slurry.

Tabelle I

Tabelle II

Claims

1. Suspension oder Slurry enthaltend

a) 24 bis 70 Gew.-% Wasser,
b) 0,05 bis 1,4 Gew.-% wasserlösliche Salze der Zitronen- und/oder Weinsäure und
c) 40 bis 75 Gew.-% Eisenoxidpigment,

wobei die Summe aus a), b) und c) ungefähr 100 Gew.-% ergibt.

2. Suspension oder Slurry gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als wasserlösliche Salze Natrium-, Kalium- und Ammoniumsalze der Zitronen- und/oder Weinsäure verwendet.

3. Suspension oder Slurry gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als wasserlösliches Salz Trinatriumzitrat-Dihydrat eingesetzt wird.

4. Suspension oder Slurry gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bis zu 10 Gew.-% eines Stabilisators zugesetzt wird.

5. Suspension oder Slurry gemäß einem Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Stabilisator Xanthan-Gummi ist.

6. Suspension oder Slurry gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Suspension oder das Slurry 0,1 bis 0,2 Gew.-% eines Fungizids enthält.

7. Suspension oder Slurry gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Eisenoxidpigment 50 bis 65 Gew.-% Eisenoxidgelbpigment eingesetzt wird.

8. Suspension oder Slurry gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Eisenoxidpigment 50 bis 75 Gew.-% Eisenoxidrotpigment eingesetzt wird.

9. Suspension oder Slurry gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Eisenoxidpigment 40 bis 65 Gew.-% Eisenoxidschwarzpigment eingesetzt wird.